跨学科实践活动9 制造再生纸（教学课件）化学新教材鲁教版九年级下册

第十一单元 化学与社会发展 跨学科实践活动9 制造再生纸 九年级化学 下册·鲁教版2024 学习内容导览 实施方案，反思交流 2 设计制造再生纸方案 1 2 明·学习目标 1.学生能说出再生纸的定义与用途，掌握废纸分类标准，识别适合制造再生纸的废纸类型；理解再生纸制作的核心原理——纤维的再分散与重组。 2.能独立完成“废纸处理—打浆—抄纸—压水—晾干”的完整操作流程，通过方案设计、动手实践，培养工程思维与合作操作能力；通过评价与反思，优化实验方案，发展批判性思维。 3.树立垃圾分类与回收利用的意识，养成低碳环保的生活习惯；认同可持续发展理念，增强社会责任感；体会古代劳动人民的智慧，提升文化自信。 3 引·新课导入 当蔡伦的竹麻在沸水中舒展成柔软的纤维，当松烟墨在泛黄的纸页上流淌成诗行，一张纸，便成了文明的脉络，在千年时光里绵延不绝。 两千多年后的现在，在西南的深山古寨里，非遗匠人们仍守着 “浸、捣、抄、晒” 的古法，让竹与麻的清香，在指尖与日光的摩挲里，凝结成带着温度的纸张。而我们手边的一张旧报纸、一页打印纸，曾是树木的呼吸，也曾是思想的容器。 今天，就让我们接过这份跨越千年的纸脉，用实验唤醒沉睡的纤维，让废纸重生成新的纸张，在传统与现代的对话里，读懂 “一张纸的生命轮回”。 设计制造再生纸方案 01 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 明确任务 人们生活质量不断提升的同时也带来了资源和能源过度消耗、生活垃圾大量产生的问题。在化学家眼里，垃圾就是放错位置的资源。随着科学技术的进步，对垃圾进行分类与回收利用，越来越成为实现可持续发展的重要途径。 在制作再生纸之前，你有哪些有关再生纸的问题？小组讨论并列出。 在生活垃圾中，废纸占了很大比例。废纸的分类回收及制造再生纸可以变废为宝，有效实现废纸的循环再利用。 6 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 明确任务 什么是再生纸？ 再生纸的用途有哪些？ 如何对废纸进行分类？ 哪些类型的废纸可以用来制造再生纸？ 制造再生纸的原理和步骤是什么？ 7 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 再生纸及其用途 再生纸是以回收的废纸、废旧纸制品为主要原料，经过碎解、脱墨、净化、抄造、干燥等工艺处理后，重新生产制成的纸张，属于废纸资源化回收利用的核心产物，区别于以木材、竹、麻等原生植物纤维为原料的原生纸。再生纸的原料以废纸纤维为主，可搭配少量原生纤维调整品质，是低碳环保型纸张，核心是实现纸纤维的循环再利用。 再生纸并非现代环保产物，中国古代早已出现废纸再生的雏形，被称作“还魂纸”，是世界上最早的再生纸形态，早于西方近千年。 自东汉蔡伦改进造纸术、奠定植物纤维造纸的基础工艺后，纸张逐渐普及，唐宋时期纸张用量激增，民间工匠将书写过的废纸、破损的旧纸收集起来，重新捣浆抄纸，制成还魂纸，多用于普通文书、包装、民间账簿，既节约原料，又降低成本，是古代劳动人民循环利用智慧的体现。 现代再生纸的理念，本质是对古代还魂纸工艺的科学化、工业化传承，非遗传统手工造纸中，部分传承人也会保留旧纸边角料回炉重造的手法，和现代再生纸原理一脉相承。 8 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 再生纸及其用途 办公文教类：复印纸、打印纸、笔记本内页、作业本、信封、便签纸、学生练习用纸等 包装印刷类：纸箱、纸盒、快递包装、书籍封面衬纸、报纸、宣传海报、纸袋等。 生活日用类：卫生纸、纸巾、纸制餐具、贺卡、手工创作用纸、装饰用纸等。 工业特种类：工业缓冲纸垫、纸板、绝缘用纸等低要求工业用纸。 9 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 制造再生纸原料准备 是不是所有的废纸都可以用来制造再生纸？什么样的废纸可以循环利用？什么样的废纸不适合循环利用？ 按“洁净度、纤维完整性、杂质含量”三大核心标准分类，优先选择无严重污染、纤维粗壮、无复杂涂层的废纸，避免杂质过多影响再生纸成型与品质。可回收的主要有一下两大类： 习、包装用再生纸）； 传统生活类废纸： 包括旧宣纸、毛边纸、草纸（纤维天然，契合古法造纸原料特性，可结合非遗工艺体验，成品更具传统文化质感），以及无香精、无荧光剂的卫生纸边角料、纯纸制包装袋（纤维柔软，适合制造质地疏松的再生纸）。 办公印刷类废纸： 包括未被油污、化学污渍污染的打印纸、复印纸、书写纸、笔记本废纸、公文废纸，以及无高光涂层、无彩色厚油墨的报纸、期刊内页、普通宣传单页； 10 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 制造再生纸原料准备 不适合制造再生纸的废纸主要有以下几类，对废纸进行分类时需剔除： 01 沾有油污、食物残渣、化学试剂的废纸（杂质难以清除，污染纸浆，影响成型）； 重度污染纸 02 铜版纸、高光海报、纸塑复合包装、锡纸复合纸（含塑料、金属涂层或特殊油墨，纤维难以分离，处理复杂，不适合课堂实践）； 复合/涂层废纸 03 发霉、腐烂、纤维断裂严重的废纸（纤维失去韧性，无法有效交织，成品易破损）。 霉变/破损严重废纸 11 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 制造再生纸工艺流程 再生纸制造的核心是纸纤维的循环复用，即利用废纸中仍具韧性与交织能力的植物纤维，经碎解、浸泡、打浆等手段使其重新分散于水（含必要时的温和脱墨/脱色处理），再通过抄造、压水、干燥让纤维再次交织成型。请同学们查阅资料，了解再生纸制造流程。 第一步：废纸预处理——拣料 操作要点：将筛选后的废纸取出，用剪刀撕成2-3cm见方的碎片（若有粉碎机，可直接粉碎成纸末）；剔除碎片中残留的订书钉、胶带、塑料膜等杂质（古代还魂纸制作中，工匠会手工挑拣旧纸中的杂物，这是保证纸张纯净的关键步骤）。 蔡伦造纸时，会先将破布、旧渔网等原料反复分拣、清洗，去除杂质，这一步与废纸预处理的核心逻辑完全一致，体现了“原料纯净是好纸的基础”的千年工艺理念。 12 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 制造再生纸工艺流程 第二步：浸泡软化——浸料 操作要点：将处理好的废纸碎片放入烧杯中，加入清水（水位没过废纸5-10cm），若废纸油墨较多、颜色偏深，可加入5-10ml双氧水（脱色用），搅拌均匀；浸泡15-20分钟，期间每隔5分钟搅拌一次，让废纸充分吸水膨胀，纤维逐渐松散软化（浸泡至废纸用手一捻即可散开为宜）。 古代还魂纸与非遗手工造纸中，会将旧纸或竹、麻原料放入水池中浸泡数小时甚至数日，让纤维充分软化，便于后续捣浆；蔡伦造纸时，将原料浸泡在沸水中，加速纤维软化，现代课堂简化为常温浸泡，核心目的不变。 第三步：打浆解离——捣浆 操作要点：用玻璃棒反复搅拌浸泡后的废纸，或用捣棒反复捣打（若有粉碎机，可将浸泡后的废纸连同部分清水放入粉碎机，搅拌30秒至1分钟），直至废纸完全碎解，形成无结块、均匀细腻的纸浆（纸浆状态：呈糊状，用玻璃棒挑起可自然滴落，纤维完全分散在水中）。 这是再生纸制造的核心步骤，对应古代“捣浆”工艺——蔡伦发明了“打浆锤”，将软化的原料反复捣打，使纤维解离；古代还魂纸制作中，工匠用石臼捣打旧纸，让纤维重新分散，这一步是实现“旧纸变新纸”的关键，与现代打浆的原理完全相同。 13 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 制造再生纸工艺流程 第四步：净化除杂——澄浆 操作要点：将纸浆倒入过滤筛中，用清水冲洗过滤，去除残留的油墨颗粒、未完全碎解的纸屑硬块等杂质；将过滤后的纯净纸浆倒回烧杯中，若纸浆过稠，可加入少量清水调节浓度（以“抄纸时能均匀平铺在纱网上”为宜）。 古代造纸（含还魂纸）会将捣好的纸浆倒入水池中，反复搅拌、沉淀，让杂质下沉，取上层纯净纸浆用于抄纸，称为“澄浆”，这是保证纸张平整、无杂质的重要环节，现代课堂用过滤筛简化操作，核心作用一致。 第五步：抄纸成型——抄纸 操作要点：将纱网抄纸框水平放入纸浆中，缓慢向下按压，让纸浆均匀附着在纱网表面（控制纸浆厚度：约2-3mm，过厚成品易变形，过薄易破损）；轻轻提起抄纸框，倾斜45°，让多余水分从网孔流出，直至纸浆在纱网上形成平整的湿纸层。 “抄纸”是蔡伦造纸术的核心步骤之一，其工艺被沿用近两千年，古代还魂纸、非遗手工纸的抄纸手法与现代再生纸抄纸完全同源，都是利用纤维在水中的分散性，通过网状工具实现纤维的均匀平铺。 14 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 制造再生纸工艺流程 第六步：压水脱水——压纸 操作要点：用干净的吸水毛巾，轻轻覆盖在纱网的湿纸层上，用手均匀按压（力度适中，避免纸层破损），吸出湿纸中的多余水分；将压过一次的湿纸连同纱网一起，放在压水器下（或用重物压在毛巾上），静置5-10分钟，进一步脱水，让纸层更紧实、平整。 古代造纸中，抄好的湿纸会叠放在一起，用木板压紧，排出水分，称为“压纸”，目的是让纤维更紧密地交织，提升纸张韧性；非遗手工造纸至今仍沿用“重物压实”的方法，这一步是决定再生纸成品厚度与韧性的关键。 第七步：干燥揭纸——晒纸 操作要点：将压水后的湿纸连同纱网一起，转移至通风、干燥、无阳光直射的地方（或放在通风晾干架上），自然晾干2-4小时（若环境干燥，可缩短至1-2小时）；待纸张完全干燥、质地变硬后，用手轻轻从纱网边缘揭起，一张再生纸成品即可完成。 蔡伦造纸与古代还魂纸制作中，脱水后的湿纸会贴在墙壁或木板上，利用日光晾晒干燥，称为“晒纸”；非遗手工造纸至今仍保留“日光晒纸”的传统，让纸张在自然光照下干燥，保留纤维的天然韧性，现代课堂简化为通风晾干，核心目的都是让纤维固结成型。 15 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 制造再生纸工艺流程 东汉蔡伦改进造纸术时，核心工艺便是“浸料—捣浆—抄纸—晒纸”，本质是将竹、麻、破布等原料中的纤维解离、分散后重新成型，这与现代再生纸“纤维再分散—再交织”的核心原理完全一致，奠定了千年造纸工艺的核心逻辑。 唐宋时期纸张用量激增，民间工匠借鉴蔡伦造纸工艺，将废旧文书、破损纸张收集起来，捣浆重抄制成“还魂纸”（即古代再生纸），其原理与现代再生纸完全相同，比西方出现再生纸工艺早近千年，是古代劳动人民循环利用资源的智慧结晶。 至今，云南、贵州等地的非遗手工造纸技艺中，仍保留“旧纸边角料回炉重造”的传统，传承人将破损的古法纸、书写旧纸混入新原料中一同捣浆，既节约原料，又让纸张更具韧性，这是传统工艺对再生纸原理的生动延续。 16 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 设计实验方案 了解了再生纸制造的过程后，我们如何将其转化为在化学实验室可实施的实验方案？需要用到哪些实验仪器？小组讨论并制定制造再生纸实验方案。 实验原理：废纸里的植物纤维遇水会散开，经过粉碎、过滤、成型、干燥后，纤维重新粘在一起，就能做成新纸。 实验仪器：烧杯（500mL，2个）、剪刀、玻璃棒、研钵（带研杵）、漏斗、石棉网、滤纸（若干）、量筒（10mL，1个）、蒸发皿（1个）、铁架台（带铁圈）、酒精灯、废液缸、镊子（1把） 实验材料：收集的废纸（50-100g，如作业本纸，无油污）、蒸馏水（300-400mL）、双氧水（5-10mL，可选，用于脱色） 17 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 设计实验方案 把废纸放进蒸发皿，用剪刀剪成2-3cm的小碎片，挑出里面的订书钉、胶带等杂质，再把干净碎片放进烧杯。 废纸预处理 01 向烧杯里加蒸馏水，没过废纸5-10cm；如果纸颜色深，用量筒量5-10mL双氧水倒进去，搅拌均匀。浸泡15-20分钟，每隔5分钟搅一次，直到纸能捻散。 浸泡软化 02 用玻璃棒把泡软的纸搅散，分批放进研钵里轻轻研磨，磨成没有结块的纸浆，再倒回烧杯，搅拌均匀。 打浆解离 03 用铁架台固定漏斗，漏斗下放另一个烧杯，滤纸折好放进漏斗，用蒸馏水润湿。用玻璃棒引流，把纸浆倒进漏斗过滤，冲掉杂质，再把过滤后的干净纸浆刮回烧杯，太稠就加点水调稀。 净化除杂 04 18 探·知识奥秘 一、设计制造再生纸方案 设计实验方案 把石棉网铺在蒸发皿里，用玻璃棒蘸纸浆，均匀涂在石棉网上，厚度约2-3mm，轻轻按一下，排出气泡。 抄纸成型 01 在湿纸层上盖一张干净滤纸，用玻璃棒轻轻按压吸水；换一张干滤纸再按一次，然后用另一个蒸发皿倒扣在上面，静置5-10分钟。 压水脱水 02 移走倒扣的蒸发皿和滤纸，把石棉网（放在蒸发皿里）放在铁架台上，先自然晾干；环境潮湿就用酒精灯小火烘烤（离火焰3-5cm）。纸完全干硬后，用镊子轻轻揭下来，就是再生纸了。最后把废水倒进废液缸，清洗仪器。 干燥揭纸 03 19 实施方案 反思交流 02 探·知识奥秘 二、实施方案，反思交流 小组分工，实施方案 小组内根据成员进行详细分工，按照实验方案进行实验，实验过程中注意安全。 序号 角色 核心分工 1 组长 统筹全局，明确分工、把控安全与进度，处理突发情况，实验后验收复盘 2 器材员 仪器材料清点准备、实验中传递整理、实验后清洗归位与台面清理 3 操作员A 主导前半程：废纸预处理、浸泡软化、打浆解离，配合衔接后续流程 4 操作员B 主导后半程：纸浆过滤、抄纸成型、压水脱水、干燥揭纸，整理实验成品 21 探·知识奥秘 二、实施方案，反思交流 反思交流 实验过程中发现了哪些问题？如何解决或改进？展示各自设计的再生纸制造方案，交流设计理念，并对设计方案进行评价，提出具体的改进建议，并根据大家的建议进一步优化方案。 纸浆易结块，研磨/打浆不充分，影响后续过滤和纸层均匀度 解决：操作员A研磨时分批少量加入废纸，配合玻璃棒搅拌；若结块严重，补加少量蒸馏水稀释后重新研磨，确保纸浆无明显颗粒。 解决：烘烤时保持酒精灯小火，距离蒸发皿3-5cm，定时翻动纸层边缘；压水时增加滤纸按压次数，确保水分充分脱去，揭取时用镊子从边缘缓慢剥离。 解决：涂抹纸浆时沿石棉网均匀铺开，用玻璃棒轻轻按压找平；控制纸浆浓度，过稠加蒸馏水调节，过稀则静置片刻撇去多余水分。 解决：操作员B控制纸浆倒入速度，用玻璃棒轻轻拨动滤纸表面纸浆；若堵塞严重，更换新滤纸，将原纸浆稀释后重新过滤。 过滤时纸浆堵塞滤纸，过滤速度慢 抄纸成型后纸层厚薄不均，易破损 干燥后纸张易卷边、脆化，不易揭取 22 探·知识奥秘 二、实施方案，反思交流 反思交流 在制造再生纸的过程中，有没有产生新的污染或消耗其他资源？你是怎么权衡处理的？ 1. 产生的污染与资源消耗 污染：主要产生少量废水污染（含细小纤维、尘埃等悬浮物）；初中实践多采用物理打浆，几乎无化学污染（化学脱墨工艺会有微量污染）。 资源消耗：核心消耗水资源、电能（可人力替代），及滤网、玻璃棒等工具耗材。 2. 权衡处理方式 污染控制：废水沉淀后循环使用，物理打浆减化学污染，废渣分类收集二次利用。 资源节约：用家庭废水替代清水，手工打浆省电能，工具重复使用减少浪费。 核心权衡：以“低成本、低污染”为原则，平衡实践效果与环境影响，贴合环保优先目标。 23 探·知识奥秘 二、实施方案，反思交流 反思交流 垃圾被认为是放错位置的资源。请结合本次实践活动的体验，进一步查阅资料，谈谈你对该观点的认识和理解。 实践印证 废纸（垃圾）经碎纸、浸泡等步骤可转化为再生纸（资源），垃圾的“无用性”是相对的，关键在于找对利用方式。 资源循环视角 1吨废纸可产0.8吨再生纸，节约17棵树、100立方米水（环保部门数据）。垃圾本质是闲置资源，废塑料、废金属等均有回收价值。 环保意义 垃圾随意丢弃易污染环境，资源化处理可减污节能。垃圾治理的核心是“变废为宝”，通过科学分类实现资源可持续利用。 24 探·知识奥秘 二、实施方案，反思交流 小组评价 评价维度 核心评价标准 评价等级（分值/等级）     优秀（9-10分） 良好（7-8分） 合格（4-6分） 待改进（0-3分） 方案完整性（10分） 包含实验核心模块，内容详实、逻辑清晰，无关键环节遗漏。 模块齐全，逻辑严谨，可直接指导实验。 模块齐全，内容较详实，少量细节需补充。 模块基本齐全，内容简略，有部分环节遗漏。 模块缺失多，内容混乱，无法指导实验。 科学性与化学关联性（20分） 符合初中化学知识，贴合跨学科要求，无科学性错误。 原理准确，紧扣化学核心，跨学科融合自然，无科学错误。 原理基本准确，结合化学知识，跨学科融合合理。 原理略有模糊，关联部分化学知识，融合较生硬。 原理错误多，关联化学知识弱，有严重科学错误。 可操作性（20分） 器材易得，步骤规范具体，难度适配初中生能力。 器材易得，步骤详细，难度适中，可独立完成无隐患。 器材较易得，步骤具体，少量指导可完成，隐患少。 器材基本可得，步骤不具体，需较多指导，有少量隐患。 器材难获取，步骤混乱，难度超标，有严重隐患。 安全性（15分） 明确危险品使用规范，有安全提示及应急处理措施。 安全提示全面，规范清晰，应急措施可行。 安全提示较全面，规范较清晰，有基本应急措施。 有简单安全提示，规范不明确，应急措施简略。 无安全提示、规范及应急措施。 创新性与环保性（15分） 有实验创新，突出环保理念，贴合绿色化学要求。 创新显著，环保理念贯穿，有具体环保措施。 有一定创新，体现环保理念，有基本环保措施。 创新不明显，提及环保理念，无具体措施。 无创新，未体现环保，有污染隐患。 跨学科融合度（10分） 融合化学与其他学科，跨学科目标明确。 融合2门及以上学科，目标明确，相互支撑。 融合1-2门学科，目标较明确，有支撑作用。 提及跨学科内容，融合生硬，目标不明确。 无跨学科内容，仅单一化学实验表述。 总分   90-100分 70-89分 40-69分 0-39分 25 理·核心要点 知识模块 核心要点 关键备注 基础认知 定义：以废纸为原料，经碎解、抄造等工艺制成，核心是纤维循环利用；古代形态为“还魂纸”，早于西方近千年 区别于原生纸（原料为木材/竹/麻），核心是资源循环 废纸分类 适合：无油污、纤维完整、无复杂涂层（打印纸、旧宣纸等）；不适合：重度污染、复合涂层、霉变破损纸 分类核心：洁净度、纤维完整性、杂质含量 核心工艺流程 预处理（撕片除杂）→ 浸泡软化（可加双氧水脱色）→ 打浆解离→ 净化除杂→ 抄纸成型→ 压水脱水→ 通风晾干 抄纸厚度2-3mm，干燥避免阳光直射，潮湿可小火烘烤 实验关键要素 仪器：烧杯、剪刀、玻璃棒等；材料：废纸（50-100g）、蒸馏水、双氧水（可选） 酒精灯使用需防烫伤，双氧水用量按需控制 常见问题解决 纸浆结块：分批研磨+加水稀释；过滤堵塞：控速+换滤纸；纸层不均：调浓度+均匀涂抹等 针对性处理，核心是控制纸浆浓度和操作规范性 环保意义 1吨废纸产0.8吨再生纸，节约17棵树、100立方米水，实现减污节能 践行“垃圾是放错位置的资源”理念 1．化学小组的同学在“制作再生纸”的实践活动中，用机器搅碎废纸、浸泡后搅拌成纸浆，加入过氧化氢溶液脱色漂白，再用纱网抄取纸浆并压平晾干。下列有关过程中发生的主要变化，属于化学变化的是（ ） A．搅碎废纸 B．脱色漂白 C．纱网过滤 D．晾干成型 析·典型范例 B 2．下列选项措施符合绿色化学理念的是（ ） A．使用大量的化学漂白剂来提高纸张的白度 B．采用自然晾干的方式代替烘干机干燥纸张 C．在纸浆中加入塑料颗粒以增加纸张的韧性 D．再生纸的质量远不如原木纸浆制成的纸张，应禁止使用 析·典型范例 B THANKS! 谢谢观看 九年级化学 上册·鲁教版2024 Lavf58.46.101 $